环境工程微生物学是环境类专业本科生的学科基础课，课程涉及的知识面广、学科交叉性强，如与生命科学、化学、材料科学、管理学、工程学等学科有非常紧密的联系。随着目前环境问题突显，环境微生物在废物处理方面显示了重要价值，如废水及固体废弃物生物处理等方面。武汉轻工大学环境科学与工程专业开设有环境工程微生物学课程，其理论教学和实验教学分别为48学时和32学时。如何在有限的学时内让学生掌握微生物学基础知识和相关技能、具备从事相关工作的能力是本课程的核心任务，也是教学过程中极具挑战性的一面。

关于环境工程微生物学课程教学改革已有一些报道并取得了较好的成效^[1-4]。我们在本课程的教学实施中也进行了一些教学改革的探索，特别是将成果导向教育理念(Outcome-based education，OBE)运用到课程的教学实践中取得了一些实际效果。本文结合教学实际开展的情况介绍OBE理念在环境微生物学教学中的几点做法。

1 OBE教育理念核心及优势 1.1 OBE教育理念的发展

OBE是20世纪90年代发展起来的一种目标导向(基于学习产出)的教育模式^[5-7]，已在澳大利亚、新西兰、英国、美国和南非等一些国家实施并获得了较好的反馈^[8-11]。美国学者Spady^[7]对该教育模式进行了深入的剖析，他认为OBE模式应围绕学生需要获得的能力实施教学。该模式以学生学习产出为导向，代表了目前国际工程教育领域的主流思想，也是工科专业教学改革的前沿方向^[12-13]。随着我国2016年6月正式加入《华盛顿协议》并成为该协议的第18个正式成员，这种先进的教育理念将逐步渗透到工程教育各领域。

1.2 OBE教育理念的核心

OBE理念关注学习主体的学习成果，强调学习主体掌握知识和能力的程度，而不是单一强调施教者“如何教”和“教什么”。该理论认为教育机构必须对学生毕业时达到的能力水平有清楚的预期，然后以预期的学习产出(学习产出是近年来提出并逐渐发展为主流的人才培养新理念，用于表征学习者在完成学业时应具备的知识、技能、专业素养和人格)为中心组织实施和评价教学各环节，保障学生达到预期目标；也就是教学计划与课程安排遵循逆向设计、正向实施，构成以“定义预期学习产出—实现预期学习产出—评估学习产出”为主线的教育质量持续改进的闭环，如图 1所示^[14]。

1.3 OBE教育理念与传统模式的对比

Spady认为OBE教育理念代表了一种新的教育模式，是对传统以“以内容为本”教育范式的一种变革^[7]。表 1列举了两种教学模式的部分差异^{[6, 13]}。

由表 1可以看出，与传统教育模式相比，OBE以学习者获得知识与能力为中心实施教学，更加注重学习者的学习成效，关注学习者未来从事相关工作的能力。

2 环境工程微生物学教学改革背景

尽管环境工程微生物学的教学改革已经取得了一定的成效^[1-4]，但依赖于传统教学理念的环境工程微生物学在教学实施中仍然存在一些亟待解决的问题。

2.1 课程定位与环境类人才培养目标的内在联系

我校作为一所以工科为主的地方性高等院校，环境科学与工程专业人才培养的目标定位为培养服务地方经济、具有“工匠精神”的环境类应用型人才，具体就是为社会输送在环保技术开发与应用、环境规划与管理、环境监测与评价、环保项目施工与运行等方面具有创新品质的环境工程师。环境工程微生物学教学大纲对本课程的定位是：使学生了解学科的发生、发展及前沿成果，扎实掌握微生物学基础知识和基本技能，具备从事与微生物相关领域的工作能力；同时作为学科基础课，学生通过学习为后续的专业课学习，如水污染控制工程、固体废弃物的处理与资源化、环境工程学、环境监测、环境影响评价等课程打下良好的基础。虽然环境专业培养目标与环境工程微生物学课程都有比较明确的定位，但课程对人才培养大目标的具体支撑在可执行的细节方面还存在衔接性不强的问题。

2.2 教学内容选取与培养主体能力支撑的关联性

教师在讲授环境工程微生物学时存在两个容易被忽视的问题。第一是在教学过程中授课教师比较关注课程知识体系的系统性、严谨性、时效性、结构安排的合理性等方面，却忽视了学生作为学习主体的特质与将来服务社会的能力取向。比如说环境类本科生现有的生物学知识水平基本停留在高中阶段，微生物学相关知识的储备比较匮乏。因此结合学生的知识结构与微生物在环境中的应用权衡教学内容，既要内容简洁易懂、易于接受，又要让学习主体通过学习掌握微生物学的基础理论与技能，具备运用微生物处理环境问题的能力。第二个容易忽视的问题是授课内容(包括理论授课与实验授课)对学习主体将来应具备的能力点的具体支撑还不够明晰，即知识点与预期学生的能力对应关系还不明确。以上两点也是传统教学模式在教学设计中的缺陷，即教学内容先于培养目标而存在并在教学过程中占据了核心地位，教学内容缺乏对学习主体能力支撑的具体界定。

2.3 课程学习评价与学习主体能力评价的关联度

课程学习评价是对课程实施效果评价的重要指标，目的是全面了解学习主体的学习效果，激励学习主体的学习热情和促进教师教学方法的改进，然而这一环节恰恰是目前众多高校比较薄弱的地方。我校的环境工程微生物学课程评价经过了多轮改革，已由单一的课程期中、期末的结果评价逐渐发展到覆盖教学过程的全过程评价，形成了目前较完善的课程效果评价体系。但是该课程的学习评价还是基于课程课堂学习效果，缺乏对学习主体形成多元化的评价体系(即来自教师、学生、用人单位等各方面的评价)；该课程评价体系也是独立的，缺乏对该课程在培养学生特定能力上的贡献，即缺乏从专业层面对学习主体能力评价的整体性。

3 OBE理念在环境工程微生物学教学中的应用

在环境工程微生物学的教学过程中按照OBE教育理念细化了与专业培养目标和其他课程相协调的环境工程微生物学课程学习目标、课程实施与课程评价体系。

3.1 环境工程微生物学的预期学习产出

OBE理念强调学习者预期的学习产出且先于教学内容而存在，课程目标服务于毕业生能力的总体要求。基于此，我们对环境工程微生物学的课程目标进行了细化，完善了课程目标服务于学习产出的内在联系，兼顾了与其他专业课的协调性。

为了制定合理的课程学习产出，我们考量了多方面的诉求，包括学习者对课程的预期(问卷调查的形式)、用人单位对从业者的要求(走访环保相关单位和获取招聘会上的招聘信息)、行业专家与教师对行业的预判(参与行业的教学、科研与产业会议)以及本课程与其他课程的协调性。表 2列举了环境工程微生物学课程的部分预期学习产出。

3.2 环境工程微生物学的课程实施

为了达到预期的学习产出，我们对理论教学进行了改革。

(1) 对教学内容进行取舍。由于环境类专业学生的微生物学知识储备有限，因此教学内容既要讲授微生物学基础知识、基本技能，还要讲授微生物在环境中的具体应用，介绍领域内的成熟技术和学术前沿。我们以王国惠^[15]主编的《环境工程微生物学》为主要教材开展理论教学，对该书中涉及病毒、其他原核微生物和微生物的能量代谢等章节进行了弱化处理，增强了微生物在污染物处理与资源化过程中的新技术与新工艺的内容。

(2) 强调与其他课程的协调性。在环境专业的其他课程中，如水污染控制工程、固体废弃物处理与资源化、环境监测、环境生物学、环境工程学、环境生态学等课程都涉及到微生物的应用，但是对涉及的微生物原理介绍较少，因此造成学生对微生物在环境中的应用知其然而不知其所以然，不利于学生今后遇到相关问题的分析与解决，不利于将书本知识转化为能力。因此我们认为本课程除了让学生了解、掌握微生物的基础知识、基本原理与基本技能外，还应针对不同的知识点进一步扩大它在其他课程中的外延。如在讲授原核生物有关章节时，我们增加了大肠杆菌、产甲烷菌、硝化细菌与反硝化细菌等常见微生物在环境监测、环境污染治理与资源化过程中的作用及原理，增加了环境微生物分离与鉴定的知识与技能。

(3) 强化学习者的主体地位。我们在教学实施中按照OBE理念逐步强化了学生的主体地位，引导、激励学生主动获取知识、能力与素养。在正式授课前，向学生展示环境工程微生物学的课程实施方案，包括章节的重点难点、授课方式、预期目标、考核方式、时间分配等，如表 3列举了部分章节的课程实施方案。课堂上通过教学方法的改进，如创设问题情境，引导学生自学解答问题，并增加讨论课、翻转课堂等提高学生的课堂参与度。课后布置延伸课堂知识的小专题，学生查阅资料并制作PPT或Word文档以便于课堂交流学习与过程考核。同时还提供自主学习的网站供学生有针对性地碎片化学习，如MOOC (慕课，http://www.moocs.org.cn/，http://www.mooc.cn/，http://www.xuetangx.com/，http://www.icourse163.org/)。

(4) 通过教学方法的改革促成预期学习产出的达成。在课堂教学中积极使用多媒体教学手段，利用图、文、声、景、情等载体对学习者的感官进行刺激，促进学习者的课堂参与度。针对不同的教学内容采用问题导入式、讨论式、案例式等方法，如在讲授绪论时采用了问题导入式与讨论式，我们设计了几个议题将环境问题与环境治理引入课堂，引导学生参与课堂讨论并布置课后查阅资料进一步深入学习；讲授微生物在废物处理与利用章节时采用案例式教学法，以工程实例详述微生物的应用，适当拓展对未来技术前景的判断分析，激发学生的学习和从事相关行业的热情。

3.3 环境工程微生物学课程的评价体系构建

良好的评价体系不仅客观真实地反映学习者个人的学习效果，而且能发现自身存在的问题并进行有针对性的主动学习，最终促成教学目标的达成。因此，教师在课程的学习评价中应建立有效的评价机制，以便发挥评价的激励功能。OBE教育模式对学习成果的评价已形成了完善的评价机制，从不同层面(校内评价、行业评价与社会评价)、不同层次(课堂评价、课程评价和项目评价)与不同维度(素质、技能、知识)对学习效果进行了全方位评价。我们在环境工程微生物学课程考核中借鉴了OBE评价体系的规范，并结合目前实际开展的情况制定了如表 4所示的课程学习评价体系。

4 OBE理念下教学改革效果

环境工程微生物学尽管是环境类专业本科生的学科基础课，但由于学生对课程认识不足，影响了学习积极性和学习效果。通过将OBE理念引入到该课堂并经过4年的教学实践，收到了良好的教学效果，主要表现在以下几方面：(1)通过授课前向学生展示本课程的目标定位这种举措使学生清晰地认识到课程需要达成的预期目标，充分了解课程对未来职业能力的支撑作用，因此学生对该课程的认可度逐步提高，学习的主动性逐步增强，从事相关行业的信心也有了大幅提高。学生对课程的认可度由实施前的64%提高到目前的87%，课堂参与度由61%提高到85%，愿意从事与环境微生物学相关行业的学生比例从13%提高到30%。(2)学习效果有了较大的提升，均分由68−72提高到75−81 (百分制)。学习效果的提升基于两个方面，一方面基于学生学习的主动性增强，掌握的知识与技能更加牢固与广泛；另一方面基于评价体系的改革，评价趋于多元化与客观性。(3)加强了团队合作和团队成员的相互督促。在评价体系中引入了学生互评机制，尤其是团队成员的内部互评，既加强了团队成员的协作，又促进了成员间的相互督促，在此基础上提高了完成团队任务时成员的参与度。(4)环境工程微生物学的渗透性更强。客观上环境工程微生物学渗透到水、气、固、土壤等污染物处理与资源化过程中，在讲授环境工程微生物学时基于OBE理念下的课程目标地位，课堂上大大拓展了微生物在环境相关领域中的应用以及涉及的相关原理，有利于其他课程中相关部分的学习。

5 结语

环境工程微生物学作为学科基础课受到了广大师生的高度重视，国内诸多高校参与了该门课程的教学改革实践，包括理论教学、实验教学及实践教学，正逐步完善对该门课程教材、教法、评价、平台体系的建设。本文结合教学改革中的体会，介绍了将OBE理念应用到环境工程微生物学理论课程的目标定位、课程实施以及课程评价中的实际操作过程。通过OBE理念的引入，课程目标定位更加精准、可执行，课程实施更加具有可操作性，课程评价更加客观和具有指导性。但是，完全要将OBE理念融入到环境工程微生物学的教学中还需要在以后的教学中进一步完善。